智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

蕭力華

摘 要：智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)是21世紀(jì)以來(lái)快速發(fā)展且可靠性很高的監(jiān)控技術(shù)，也是一種安全性很高的監(jiān)控手段，其已經(jīng)逐漸成為社會(huì)生產(chǎn)生活及治安中最為重要的管理和監(jiān)督手段。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)包含圖形圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等一系列科技性較強(qiáng)的技術(shù)，同時(shí)其也在我國(guó)構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)的建設(shè)道路上發(fā)揮著非常重要的作用。相比于人工視頻監(jiān)控，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)不僅能將監(jiān)控人員從屏幕監(jiān)控中解脫出來(lái)，還能提供較為完善的監(jiān)控服務(wù)。文章主要介紹了智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要性能和特點(diǎn)并針對(duì)其具體功能進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)；分析；設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP332 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）21-0064-02

為了迎合構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)和維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定的需要，針對(duì)安全穩(wěn)定的相關(guān)輔助工具也在逐漸發(fā)展，其中視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為一項(xiàng)重要的安全工具也得到了極大的發(fā)展。視頻監(jiān)控系統(tǒng)不但具有實(shí)時(shí)、可記錄、可視的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，其記錄的信息量也較大，適用范圍也較廣，因此視頻監(jiān)控系統(tǒng)能在安防、交通、生產(chǎn)生活等各種場(chǎng)所發(fā)揮重要作用。

但是，傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)耗時(shí)耗力，需要相關(guān)人員對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)管理，這就需要及時(shí)的改進(jìn)和升級(jí)，隨著科技水平的不斷提高，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，這種監(jiān)控系統(tǒng)具有準(zhǔn)確性強(qiáng)，技術(shù)水平高，不需要人員全程監(jiān)控的優(yōu)點(diǎn)，目前其已得到了廣泛的使用。

1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)的簡(jiǎn)單介紹

1.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程以及發(fā)展趨勢(shì)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)不但具有實(shí)時(shí)、可記錄、可視的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，其記錄的信息量也較大，適用范圍也較廣，因此視頻監(jiān)控系統(tǒng)能在安防、交通、生產(chǎn)生活等各種場(chǎng)所發(fā)揮重要作用。視頻監(jiān)控系統(tǒng)的操作人員可以通過(guò)視頻監(jiān)控對(duì)被監(jiān)控的對(duì)象和區(qū)域進(jìn)行及時(shí)有效的監(jiān)控，這樣不斷提高了異常事件的處理效率，同時(shí)還能統(tǒng)籌全局，及時(shí)反映被監(jiān)控的對(duì)象和區(qū)域當(dāng)前的情況。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展時(shí)間并不是很長(zhǎng)，并且經(jīng)歷了大概三個(gè)階段，分別是模擬視頻監(jiān)控、基于微機(jī)平臺(tái)的半數(shù)字化監(jiān)控以及基于嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器、編解碼器的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字視頻監(jiān)控。隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，單靠人工操作以及人工閱讀屏幕來(lái)進(jìn)行工作就顯得極為不便。即使是注意力很集中的專(zhuān)業(yè)人員如果一直盯著屏幕也會(huì)產(chǎn)生注意力下降的問(wèn)題，這從根本上就不符合視頻監(jiān)控的初衷。根據(jù)目前人工智能的成功可以設(shè)想未來(lái)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)肯定能夠結(jié)合人工智能進(jìn)行主動(dòng)監(jiān)控，智能監(jiān)控和選擇監(jiān)控的行為。

1.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)所需的技術(shù)手段

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展一共經(jīng)歷了三個(gè)階段，其中包括第一代的模擬化系統(tǒng)、第二代的數(shù)字化系統(tǒng)和第三代的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其中智能視頻分析技術(shù)是第三代視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵和核心，以往的視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是平滑地引入監(jiān)控系統(tǒng)分析和監(jiān)控平臺(tái)軟件。

當(dāng)然，不管是第幾代視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用何種技術(shù)的手段，都間接地促進(jìn)了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展。智能視頻分析技術(shù)綜合采用了很多的技術(shù)的手段，其中包括計(jì)算機(jī)視覺(jué)處理、模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)等。

通過(guò)計(jì)算機(jī)圖形圖像處理相關(guān)的技術(shù)，針對(duì)視頻、圖像的處理可以進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和分類(lèi)，識(shí)別和跟蹤，這一系列操作也就使得計(jì)算機(jī)具有了視頻圖像的處理能力。智能視頻分析技術(shù)雖然看上去只是計(jì)算機(jī)視覺(jué)的一個(gè)分支，但是在具體應(yīng)用中還是更多運(yùn)用了圖形圖像處理、人工智能技術(shù)等相關(guān)知識(shí)。

1.3 傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的弊端和局限性

視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)歷了三個(gè)階段的發(fā)展，其中包括模擬化，數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化的發(fā)展，同時(shí)在視頻圖像采集、儲(chǔ)存和顯示等各個(gè)方面都取得了巨大的進(jìn)步。

傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是以監(jiān)控中心為核心，并且需要一定的監(jiān)控場(chǎng)所和監(jiān)控設(shè)備，通過(guò)攝影機(jī)采集圖像信息，然后通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)通信線(xiàn)路將圖像信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，之后通過(guò)投影方式呈現(xiàn)出來(lái)，相關(guān)技術(shù)人員根據(jù)實(shí)時(shí)圖像信息進(jìn)行分析，這是傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要的工作方式。這種工作方式需要相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員的全程操作，存在工作時(shí)間較長(zhǎng)，技術(shù)落后，通過(guò)人工識(shí)別、人工操作不但大大加重了視頻監(jiān)控的負(fù)擔(dān)，同時(shí)還會(huì)存在錯(cuò)誤率高、漏報(bào)率高、監(jiān)控效率較低等問(wèn)題。

在功能上，傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)只具備必要的功能，比如實(shí)時(shí)傳輸圖形信息，通過(guò)人工檢測(cè)達(dá)到一定的報(bào)警、監(jiān)測(cè)的功能。傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般監(jiān)控所用的設(shè)備都會(huì)出現(xiàn)老舊的現(xiàn)象，反映到屏幕上就會(huì)出現(xiàn)視頻模糊，這對(duì)于視頻監(jiān)控的效率和質(zhì)量都會(huì)產(chǎn)生惡劣的影響。

與此同時(shí)，視頻處理能力相當(dāng)有限，對(duì)于那些數(shù)據(jù)量較大的視頻信息很難進(jìn)行高效的處理。傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)弊端之多，面對(duì)現(xiàn)代社會(huì)復(fù)雜的安全問(wèn)題很難進(jìn)行有效處理，因此其急需得到必要的改進(jìn)和升級(jí)。

2 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)和功能設(shè)計(jì)

2.1 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)硬件和軟件的需求分析

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的體系架構(gòu)與上一代在組成上相差不多，都需要相應(yīng)的光纖網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為傳輸途徑，連接分布于各個(gè)區(qū)域的監(jiān)控?cái)z像設(shè)備，所以智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于硬件和軟件的需求都有一定的要求。

對(duì)于智能視頻分析的需求包括異常目標(biāo)的提取與識(shí)別、禁區(qū)警戒需求、丟失物品檢測(cè)和人數(shù)檢測(cè)統(tǒng)計(jì)需求等。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于軟件的需求主要體現(xiàn)在人機(jī)界面優(yōu)化上，優(yōu)質(zhì)的人機(jī)界面不僅能較好地反映用戶(hù)需求，同時(shí)相關(guān)人員也能更好地做出相關(guān)決策。

人機(jī)界面需求包括實(shí)時(shí)顯示視頻圖像、報(bào)警信息、視頻回放等，實(shí)時(shí)顯示視頻圖像需要根據(jù)用戶(hù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇性的顯示，多模式、多畫(huà)面的處理也要流暢顯示。報(bào)警信息的顯示可以通過(guò)列表形式或色彩變化等進(jìn)行突出顯示以達(dá)到吸引工作人員注意的目的。

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于硬件需求的要求主要是監(jiān)控設(shè)備以及監(jiān)控裝置的選擇，所以相關(guān)采購(gòu)人員在選購(gòu)監(jiān)控裝置時(shí)必須充分考慮監(jiān)控?cái)z像的功能和用途進(jìn)行合理購(gòu)置。

2.2 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是以智能視頻分析技術(shù)為核心，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控為目的，結(jié)合人工智能等技術(shù)對(duì)被監(jiān)控的對(duì)象和區(qū)域進(jìn)行及時(shí)有效監(jiān)控的系統(tǒng)。

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)計(jì)理念和原則上均具有一定的相似性，其一般具有以下原則：

技術(shù)上要求具有一定的先進(jìn)性，架構(gòu)設(shè)計(jì)需要合理有效，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要多樣化以及維護(hù)成本不能過(guò)于昂貴等。技術(shù)的先進(jìn)性是指整個(gè)系統(tǒng)在硬件、軟件的選擇上都需要迎合時(shí)代發(fā)展的潮流，選用那些技術(shù)水平較高的軟硬件產(chǎn)品，對(duì)于視頻數(shù)字化的處理，包括壓縮、解碼、傳輸?shù)榷伎梢圆捎媚壳白顬橄冗M(jìn)的技術(shù)手段，在滿(mǎn)足監(jiān)控基本功能的前提下不斷提升監(jiān)控的質(zhì)量和水準(zhǔn)。

架構(gòu)設(shè)計(jì)要合理，這就要求采用先進(jìn)成熟的技術(shù)將各個(gè)模塊進(jìn)行有效結(jié)合，組裝成一個(gè)安全可靠的系統(tǒng)，最終達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行的目的。只有安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行的系統(tǒng)才能更加確保各個(gè)設(shè)備的正常運(yùn)行，更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸、分享、實(shí)時(shí)故障的檢測(cè)和修復(fù)等。當(dāng)然，對(duì)于智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)也值注意，系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行必然需要相應(yīng)的維護(hù)，這就對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)提出了新的要求，低成本、低維護(hù)量是保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行的前提。

2.3 智能視頻監(jiān)控軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體要求

針對(duì)智能視頻監(jiān)控軟件系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)包括軟件系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)，各組件的邏輯設(shè)計(jì)，視頻分析平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)以及視頻分析算法軟件設(shè)計(jì)等等。智能視頻監(jiān)控軟件界面上必須具體呈現(xiàn)出智能視頻監(jiān)控設(shè)計(jì)思想，各個(gè)具體的軟件功能以及功能調(diào)用的實(shí)際情況。當(dāng)然，智能視頻監(jiān)控軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則類(lèi)似，其包括充分考慮用戶(hù)實(shí)際需求、考慮核心產(chǎn)品的現(xiàn)狀，降低軟件維護(hù)成本和維護(hù)量等。

在軟件功能需求分析上，智能視頻監(jiān)控軟件系統(tǒng)可以分為智能視頻分析模塊，軟件通信模塊以及監(jiān)控終端模塊等，在三個(gè)模塊的具體實(shí)現(xiàn)上還可以細(xì)分為視頻分析基礎(chǔ)平臺(tái)、視頻解壓縮平臺(tái)、運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤等子功能。

在功能上，智能視頻監(jiān)控軟件系統(tǒng)必須能實(shí)現(xiàn)行為識(shí)別能力，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)被監(jiān)控對(duì)象的異常行為，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，其能夠立即通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)報(bào)警的功能。當(dāng)需要對(duì)多個(gè)對(duì)象進(jìn)行監(jiān)控時(shí)，智能視頻監(jiān)控軟件系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)能夠根據(jù)不同對(duì)象的危險(xiǎn)系數(shù)進(jìn)行差異化監(jiān)控，最終保證監(jiān)控的有效性和安全性。

3 結(jié) 語(yǔ)

智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展時(shí)間并不長(zhǎng)，但是其對(duì)于社會(huì)安全穩(wěn)定的環(huán)境貢獻(xiàn)巨大，所以在具體設(shè)計(jì)上要考慮各方面的因素。視頻監(jiān)控系統(tǒng)不但具有實(shí)時(shí)、可記錄、可視的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，其記錄的信息量也較大，適用范圍也較廣，因此視頻監(jiān)控系統(tǒng)能在安防、交通、生產(chǎn)生活等各種場(chǎng)所發(fā)揮重要作用。相信未來(lái)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)在社會(huì)安全建設(shè)方面發(fā)揮出更加重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫劍芬.視頻監(jiān)控系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)算法的研究[D].無(wú)錫：江南大學(xué)， 2008，35-52.

[2] 劉治紅，駱云志.智能視頻監(jiān)控技術(shù)及其在安防領(lǐng)域的應(yīng)用[J].兵工自 動(dòng)化.2009， 28（4），75-78.